Кори физика дар бораи мавҷҳои садо
Пендахулуан
Мавҷҳои садо як падидаи физикӣ мебошанд, ки бо ҳаёти ҳаррӯза зич алоқаманданд. Садо ба одамон имкон медиҳад, ки тавассути сӯҳбат муошират кунанд, аз мусиқӣ лаззат баранд ва аз технологияҳо ба монанди телефонҳо, сонарҳо ва дастгоҳҳои ултрасадо дар бахши тандурустӣ истифода баранд. Аз ҷиҳати ҷисмонӣ, садо як мавҷи механикӣ аст, ки барои паҳн шудан ба васила ниёз дорад, бар хилофи мавҷҳои электромагнитӣ ба монанди рӯшноӣ, ки метавонанд дар вакуум паҳн шаванд. Дарки мавҷҳои садо инҳоро дар бар мегирад, ки чӣ гуна садо ба вуҷуд меояд, чӣ гуна паҳн мешавад, омилҳое, ки ба суръати он таъсир мерасонанд ва хусусиятҳое, ки баландии садо ва қувваи онро муайян мекунанд. Дар ин мақола мафҳумҳои асосии мавҷҳои садо, муодилаҳои муҳим ва баъзе аз татбиқи онҳо баррасӣ мешаванд.
Мафҳуми асосии мавҷҳои садо
Мавҷҳои садо мавҷҳои механикии тӯлонӣ мебошанд. Онҳо механикӣ номида мешаванд, зеро ба онҳо муҳит (ҳаво, об ё ҷисми сахт) лозим аст ва онҳо тӯлонӣ номида мешаванд, зеро самти ларзиши зарраҳои муҳит ба самти паҳншавии мавҷ мувозӣ аст. Вақте ки манбаи садо ларзиш мекунад - масалан, чангаки камертон ё мембранаи баландгӯяк - ларзишҳо боиси фишурдашавӣ ва нодиршавӣ дар муҳити атроф мегарданд. Ин намунаи фишурдашавӣ ва нодиршавӣ ҳамчун мавҷи садо паҳн мешавад.
Садо якчанд бузургиҳои муҳим дорад, аз ҷумла басомад, давра, дарозии мавҷ ва суръат. Басомад (f) шумораи ларзишҳоро дар як сония бо герц (Гц) нишон медиҳад. Давра (T) вақти як ларзиш аст, бинобар ин муносибати зерин татбиқ мешавад:
f = 1/T.
Дарозии мавҷ (λ) масофа байни ду фишурдашавии пайдарпай ё ду васеъшавии пайдарпай аст, дар ҳоле ки суръати мавҷ (v) муодилаи умумии мавҷро қонеъ мекунад:
v = λ f .
Ин муодила нишон медиҳад, ки барои муҳити мушаххас суръати паҳншавиро (дар шароити муайян) доимӣ ҳисобидан мумкин аст, то дарозии мавҷ ба басомад баръакс мутаносиб бошад.
Суръати садо ва омилҳое, ки ба он таъсир мерасонанд
Суръати садо аз хосиятҳои муҳит вобастагии зиёд дорад. Умуман, садо дар ҷисмҳои сахт, сипас дар моеъҳо ва дар газҳо сусттарин паҳн мешавад. Ин бо зичӣ ва чандирии муҳит алоқаманд аст. Ҷисмҳои сахт чандирии баланд доранд, ки имкон медиҳанд ларзишҳо зудтар интиқол дода шаванд.
Дар ҳаво дар ҳарорати 0°C, суръати садо тақрибан 331 м/с аст. Суръати садо дар ҳаво бо афзоиши ҳарорат меафзояд, ки аксар вақт бо формулаи зерин тақриб карда мешавад:
v ≈ 331 + 0,6T
бо T дар °C. Ин маънои онро дорад, ки дар 20°C суръати садо тақрибан 331 + 0,6(20) = 343 м/с аст. Омилҳои дигар, ба монанди намӣ, низ ба суръат таъсир мерасонанд, зеро онҳо зичии ҳаворо тағйир медиҳанд. Ҳавои намноктар нисбат ба ҳавои хушк суръати садоро каме зиёд мекунад.
Шиддатнокии садо ва сатҳҳои шиддат
Шиддати садо (I) қувваи мавҷи садоест, ки ба масоҳати муайян дар як сония ворид мешавад ва бо ватт дар як метри мураббаъ (Вт/м²) чен карда мешавад. Шиддат муайян мекунад, ки садо то чӣ андоза баланд аст. Ҳангоми зиёд шудани масофа аз манбаи садо, шиддат одатан кам мешавад, зеро энергия дар масоҳати калонтар паҳн мешавад. Барои манбаи нуқтае, ки яксон нур мепошад, шиддат ба квадрати масофа мутаносиби баръакс аст:
I ∝ 1/r² .
Дар амал, сатҳи шиддати садо (β) аксар вақт бо десибелҳо (дБ) истифода мешавад, зеро гӯши инсон ба садо ба таври логарифмӣ вокуниш нишон медиҳад. Формула чунин аст:
β = 10 log(I/I₀)
бо I₀ = 10⁻¹² Вт/м² ҳамчун шиддати остонаи шунавоии инсон. Садоҳое, ки β тақрибан 0 дБ доранд, остонаи шунавоӣ мебошанд, дар ҳоле ки садоҳои аз 120 дБ болотар метавонанд боиси дард ё осеби шунавоӣ шаванд. Ин миқёс барои чен кардани сатҳи садои муҳити зист, масалан, дар шоҳроҳҳо ё дар корхонаҳо, кӯмак мекунад.
Басомад, баландӣ ва тембр
Басомади мавҷҳои садо бо дарки баландии садо алоқаманд аст. Садоҳои баландбасомад басомадҳои баланд доранд, дар ҳоле ки садоҳои пастбасомадҳои паст доранд. Диапазони шунавоии инсон одатан аз 20 Гц то 20.000 Гц аст. Садоҳое, ки аз 20 Гц камтаранд, инфрасадо ва садоҳое, ки аз 20 кГц болотаранд, ултрасадо номида мешаванд.
Ғайр аз баландии садо, сифати садо ё тембр низ вуҷуд дорад, ки асбобҳои мусиқиро, ҳатто онҳоеро, ки басомади асосии якхела доранд, фарқ мекунад. Ба тембр таркиби гармоник таъсир мерасонад, ки аз басомади асосии аз шаклҳои мураккаби мавҷҳо ба вуҷуд омада чандкарата мебошанд. Масалан, пианино ва гитарае, ки нотаи "А" (440 Гц)-ро менавозанд, аз сабаби гармоникаҳои гуногун то ҳол гуногун садо медиҳанд.
Падидаҳо дар мавҷҳои садо
Баъзе аз падидаҳои муҳим дар мавҷҳои садо инъикос, шикаст, дифракция, интерференсия ва резонансро дар бар мегиранд.
1. Инъикоси садо (акс ва садои ревербератсия)
Инъикоси садо вақте ба амал меояд, ки мавҷҳои садо ба сатҳи сахт бархӯранд. Агар садои инъикосшуда пас аз садои аслӣ ба таври возеҳ шунида шавад, онро акси садо меноманд. Агар инъикосҳо бо ҳам печида, садоро дароз кунанд, онро акси садо меноманд.
2. Шикастани садо
Шикастани нур вақте рух медиҳад, ки садо аз муҳит бо фарқияти ҳарорат ё зичӣ мегузарад ва суръати онро тағйир медиҳад. Масалан, шабона ҳавои наздик ба замин хунуктар мешавад ва имкон медиҳад, ки садо дар шароити муайян дуртар паҳн шавад.
3. Дифраксия
Дифраксия хамшавии мавҷҳо ҳангоми гузаштан аз фосилаҳо ё канори монеаҳо мебошад. Садо ба осонӣ дифраксия мешавад, зеро дарозии мавҷи он нисбатан дароз аст. Аз ин рӯ, садо ҳатто вақте ки манбаи он дар паси девор ё дар аст, шунида мешавад.
4. Дахолат
Интерференсия омезиши ду мавҷ аст, ки боиси тақвият (созанда) ё сустшавӣ (харобиовар) мегардад. Интерференсияи садоро метавон дар технологияи фаъоли бекоркунии садо тавассути тавлиди мавҷҳое, ки аз фаза берунанд, истифода бурд.
5. Резонанс
Резонанс вақте ба амал меояд, ки система бо басомади мушаххасе, ки бо басомади табиии он якхела ё ба он наздик аст, сахт ларзад. Мисолҳои резонанси садоӣ асбобҳои мусиқиро ба монанди флейтаҳо, гитараҳо ва органҳои най дар бар мегиранд, ки дар онҳо сутуни ҳавоӣ резонанс мекунад ва садои баландтарро ба вуҷуд меорад.
Барномаи мавҷи садо
Мавҷҳои садо дар технология ва илм ба таври васеъ истифода мешаванд. Дар тиб, мавҷҳои ултрасадо дар ултрасадо (ултрасадо) барои муоинаи ҷанин ё узвҳои дарунӣ бе ҷарроҳӣ истифода мешаванд. Дар соҳаи киштиронӣ ва илми баҳрӣ, сонар инъикоси мавҷҳои садоро барои чен кардани умқи уқёнус ё муайян кардани ашёи зериобӣ истифода мебарад. Дар саноат, ултрасадо барои муайян кардани тарқишҳо дар маводҳо (озмоиши ғайривайронкунанда) ва тоза кардани ашёи хурд бо истифода аз ларзишҳои басомади баланд истифода мешавад.
Дар алоқа, микрофонҳо мавҷҳои садоро ба сигналҳои барқӣ табдил медиҳанд, дар ҳоле ки баландгӯякҳо сигналҳои барқиро ба мавҷҳои садо табдил медиҳанд. Ҳангоми сохтани акустика, дониш дар бораи инъикос ва ҷабби садо барои тарҳрезии толорҳои консертӣ барои ба даст овардани сифати хуби садо ва кам кардани аксуламали аз ҳад зиёд истифода мешавад.
Хулоса
Мавҷҳои садо мавҷҳои механикии тӯлонӣ мебошанд, ки барои паҳн шудан ба муҳит ниёз доранд. Хусусиятҳои садоро тавассути миқдорҳои физикӣ, ба монанди басомад, дарозии мавҷ, суръат ва шиддат шарҳ додан мумкин аст. Суръати садо аз намуди муҳит ва ҳарорат таъсир мегирад, дар ҳоле ки дарки баландии садо бо шиддат ва сатҳи шиддат дар десибелҳо алоқаманд аст. Падидаҳо ба монанди инъикос, интерференсия, дифракция ва резонанс омӯзиши мавҷҳои садоро ғанӣ мегардонанд ва татбиқҳои гуногунро дар технология, тиб, саноат ва коммуникатсия дастгирӣ мекунанд. Бо дарки мафҳуми мавҷҳои садо, мо метавонем падидаҳои гуногуни акустикиро дар атрофи худ шарҳ диҳем ва садоро самараноктар ва бехатартар истифода барем.
-
Агар шумо хоҳед, ман метавонам сохтори пурраи мақоларо (резюме, таҳияи масъала, ҳадафҳо, баррасии назариявӣ, муҳокима, хулоса ва рӯйхати адабиёт) илова кунам ва онро барои сатҳи мактаби миёна ё коллеҷ мутобиқ кунам.
